间歇微波干燥过程中木材内含水率动态分布规律

为研究微波干燥过程中木材内部的含水率动态分布规律,以红橡和南方松木材为研究对象,采用无损检测的X射线扫描方法,揭示间歇微波干燥过程中木材内部含水率分布的动态变化规律。结果表明:微波干燥的绝大部分时间内,木材厚度方向存在着整体性内高外低的含水率梯度场;随着干燥过程的进行,木材内部水分更趋均匀,当木材平均含水率在10%以下时,木材内水分分布非常均匀;在整个微波干燥过程中,木材内部虽然发现了部分内层含水率低于外层的情况,但并未出现与常规干燥相反的含水率梯度。     

木材微波加热过程中的表面温度和干燥速度

测定并分析了不同微波加热功率，加热时间条件下木材的表面温度、干燥度和含水率的变化规律。结果表明：微波加热功率是影响木材表面温度和干燥速度的主要因素，在不同的微波加热功率下木材表面温度随加热时间的延长而增加，木材含水率随加热时间的延长而减少。微波加热过程中木材温度达到或超过木素和半纤维素的软化温度。     

微波真空干燥过程中木材内的水分迁移机理

该文以马尾松木材为研究对象，对微波真空干燥过程中木材内部的含水率分布进行了研究，首次阐述了微波真空干燥过程中木材内部的水分迁移机理.研究结果表明:在微波真空干燥过程中，木材内部的含水率分布比较均匀，在厚度方向没有明显的整体性含水率梯度，特别是在干燥的后期，木材内部的含水率分布更加均匀；当含水率在纤维饱和点(FSP)以上时，木材中的自由水和水蒸气在压力梯度的作用下以渗透流的形式在木材内部迁移；当含水率在FSP以下时，木材中的水分在压力梯度的作用下以水蒸气的形式向木材表面迁移；因热扩散、含水率梯度引起的水分迁移可以忽略不计.      

微波干燥过程中木材内部水分移动机理初探

该文通过测定木材微波干燥过程中内部的温度、压力和分层含水率,着重研究了在微波干燥过程中木材内部温度、水蒸气压力和水分分布状态与变化情况.通过对其相互关系的理论分析,得出了以下研究结果:在微波干燥过程中,木材内的温度分布比较均匀,但在干燥的后期,木材内温度分布的不均匀性有加大的趋势;随着干燥的进行,木材内部含水率梯度逐渐减小,含水率分布更加均匀;在木材干燥的初期,木材表面有水分“积聚”现象;在功率1000W条件下,测定规格300mm×100mm×60mm试材内部压力,纤维长度方向木材内部最大压差为20.1kPa,厚度方向木材内部最大压差为17.9kPa,表明木材微波干燥过程中在厚度和长度方向分别存在明显的蒸汽压力梯度.     

木材微波加热厚度的确定

较之传统加热方法，微波加热是一种新型加热技术。在简述木材微波加热的机理上．阐述了影响术材介电特性的因素，指出其中木材古水率和温度是影响木材节电性质的两个最重要的因素．通过理论计算确定微波在木材中的穿透深度．计算表明：随着木材含水率和微波工作频率的增加，微波在木材中的穿透深度减少；当用频率为915MHz和2450MHz的微波加热或干燥具有高含水率的木材时，木材的最大厚度应分别控制在16cm和6cm左右．     

马尾松木材微波干燥特性的研究

研究了马尾松Pinus massoniana木材微波干燥速度、温度梯度和含水率梯度随时间的变化规律。实验结果表明,微波连续干燥过程明显分为加速段、等速段和减速段3个阶段,等速段在整个干燥过程中占的比例最大。微波干燥过程中,温度的变化大致分为初期升温,等温和后期升温3个阶段,初期升温和等温阶段木材内温度分布比较均匀,后期升温阶段木材内的温差逐渐增大。微波干燥过程中,在整个横断面上,木材初含水率梯度没有被加大,而是被均匀化,甚至还出现木材表面含水率提高的情况。图6参10     

含水率对微波干燥过程中木材内蒸汽压力与温度的影响

以马尾松为试验对象,研究了微波干燥过程中,初含水率对木材内部温度、水蒸气压力的影响,旨在为微波干燥过程中木材干燥质量的控制提供依据。研究结果表明:在微波辐射功率相同的条件下,不同初含水率的木材内部蒸汽达到最大值的时间很接近,并且木材初含水率越高,木材内部蒸汽压力上升越快,压力峰值越大,最大压力值保持的时间越短,蒸汽压力下降的越迅速。木材在微波加热过程中,木材温度达到恒温段之前,压力上升比较缓慢,达到恒温段之后,压力迅速上升,很快达到最大压力值。木材初含水率高,压力峰值大,其相应的温度也高。     

高频加热对落叶松含髓心方材水分迁移的影响

以横截面120 mm落叶松含髓心方材为研究对象,检测并对比分析了高频-对流干燥与常规对流干燥过程中,试材含水率及其沿厚度方向分布的变化,探讨了高频-对流干燥过程中高频复合加热对木材内部水分迁移的影响。结果表明:1干燥过程中在对流加热的同时实施高频加热,干燥速率由单独对流干燥过程中的0.153%/h提高到0.398%/h。2高频加热对水分迁移的促进作用效果,木材纤维饱和点之上随着含水率的降低而增大,纤维饱和点时最强;纤维饱和点之下随着含水率的降低而减弱。3高频加热对含水率分布均匀性的作用效果显著,但随着干燥的进行作用效果减弱。     

木材微波真空干燥过程的数学模拟

该研究根据微波真空干燥过程中木材内部水分和热量的迁移机理,建立了木材微波真空干燥的数学模型,并通过试验对该模型进行了验证。结果表明:木材的微波真空干燥过程可以分为3个阶段,即快速升温加速干燥段（Ⅰ）、恒温恒速干燥段（Ⅱ）和后期升温减速干燥段（Ⅲ）,且恒温恒速干燥段在整个干燥过程中所占的比例较大;该模型能较好地模拟木材在微波真空干燥过程中的温度和含水率的变化规律,其模拟精度较高,模拟值与试验值之间相关系数的平方在0.9以上,且含水率变化规律的模拟精度高于温度变化规律的模拟精度。      

核磁共振技术在分析木材微波干燥过程中水分移动的应用

在马尾松木材微波干燥水分迁移试验中,利用核磁共振技术测量微波干燥过程中T2弛豫时间和MRI成像图,以及各干燥阶段温度和压力分布,分析了水分含量变化和迁移动力。结果表明,木材含水率在纤维饱和点以上时,水分移动的主要驱动力应该是温度引起的水蒸汽压力梯度,它使木材中水分以蒸汽的形式排出,相对来讲含水率梯度则影响较小,干燥过程呈现等速干燥。在纤维饱和点以下时,微波干燥过程水分移动的主要驱动力为水蒸汽压力梯度,木材内含水率浓度梯度对水分移动也具有一定的影响。     

厚木材微波干燥工艺的研究

通过厚木材微波干燥的对比实验,探索干燥工艺。测定并分析了2种微波腔内的场强分布情况和制热效率,同频率不同功率、不同间歇时间下,厚木材干燥过程的温度、干燥速率和含水率的变化规律,对"正热源"的形成和临界干燥温度的确定做了进一步的探讨。温控下的厚木材微波干燥不仅避免了"温度失控现象",而且干燥效率也较高。     

利用低场核磁共振技术研究木材微波干燥过程中的水分状态与迁移

本文以榆木(Elm)为试材,利用低场核磁共振技术,通过分析试件在各含水率阶段的分层含水率和横向弛豫时间T2,研究经微波干燥木材中水分的状态和迁移规律.研究表明:初含水率为50％的试件存在3种状态水,分别是结合水和存在于不同位置的两种自由水.含水率干燥到纤维饱和点以上时,主要进行自由水移动和向结合水的转化过程,自由水的T2值减小,结合水的T2值增大,厚度方向存在内高外低的含水率梯度场;当含水率干燥到20％以下时,不存在自由水,结合水的T2值随着含水率的降低而减小,木材内水分分布相对均匀,随着微波功率的增加,出现内层含水率低于表层的情况.     

高频-对流联合加热干燥对木材温度梯度及干燥质量的影响

对断面120 mm×120 mm的落叶松含髓心方材进行高频-对流联合加热干燥,通过控制双热源匹配获得木材横断面上的不同温度梯度,检测不同温度梯度干燥过程中木材的干燥速率、开裂、含水率分布、应变等变化,进而解析温度梯度对干燥速率、应力及质量等的影响。研究结果表明:(1)通过调节高频-对流双热源匹配(高频加热和停歇的时间),可控制木材干燥过程中的温度梯度及其变化范围。(2)试材正向(内高外低)温度梯度适当增大,其干燥速度加快,终含水率分布均匀。(3)正向温度梯度对减小木材芯表层含水率差的作用,体现在干燥过程的中后期,且作用效果随温度梯度增大而增强。(4)干燥前期,表层产生较大拉应变,中间及芯层则产生压应变,且拉、压应变皆随温度梯度增大而增大。干燥中期,中间层由前期的压应变转为拉应变,其随温度梯度的增大而减小;干燥中后期,表层及中间层产生压应变,芯层产生拉应变,其均随温度梯度的增大而增大;干燥后期,温度梯度对试材各层应变的影响不大。     

微波真空干燥过程中木材内部的温度分布

该文以马尾松木材为研究对象,对微波真空干燥过程中木材内部的温度分布进行了研究.结果表明:在一定的辐射功率（160 kW/m3）和厚度（60 mm）范围内,木材内的温度分布比较均匀,基本不呈现出整体性的温度梯度;在干燥的后期,木材内温度分布的局部不均匀性有加大的趋势;在微波真空干燥过程中,木材内部的温度差是由于微波场和湿木材本身不同部位介电特性的差异引起的,这种不均匀性以局部的形式存在于木材中.      

微波加热在木材加工中的应用

木材在我们的生活和生产中具有重要的应用价值,不仅促进了工业的生产,还通过加工技术的应用,为我们的生活带来了便利:如家具制造、模具成型和艺术品制造等。但是在加工过程中需要对木材进行干燥处理,避免木材发生变形、开裂和腐烂的现象。针对传统干燥方式中存在的不足,我国提高了干燥科技的应用,利用微波加热技术提升了干燥的速度和质量,保证了木材的色泽。下面文章对微波加热的原理和应用进行了分析。     

微波干燥过程中木材内蒸汽压力与温度的变化特性

该研究利用T型聚四氟乙烯连接装置将温度传感器和压力传感器与被干材内部的待测点相连,实现了微波干燥过程中对木材内部同一点温度、蒸汽压力的同步测定.主要分析了木材内温度、蒸汽压力在微波场中的变化特性及其相互关系,并对温度、蒸汽压力的变化与微波干燥中出现的内裂、炭化等干燥缺陷的相关性进行了初步探讨.研究结果表明, 木材在微波干燥过程中,温度的变化大致分为3个阶段:快速升温段,恒温段和后期升温段;微波辐射功率增高,升温速度加快,恒温段温度提高,恒温段时间缩短;微波辐射功率提高,木材内部蒸汽压力上升速度相应加快,压力峰值也相应变大,最大压力值保持的时间变短.压力上升速度伴随着温升速度的加快而加快,当温度升高到恒温段时,压力也同时达到最大值.内裂通常出现在木材干燥恒温段初期,主要由于高含水率木材内部过高的蒸汽压力造成;炭化通常出现在木材干燥后期,主要由于低含水率木材高温点的介电特性造成.      

杨木锯材间歇加热常规干燥过程中的含水率和应力变化

为了研究间歇加热干燥对干燥应力的缓解作用及不同间歇率(非加热阶段与循环周期之比)对干燥过程的影响,以24 h为1个循环周期,设定0、33％、66％3种间歇率对杨木锯材进行常规干燥.采用分层切片及图像解析等方法分析不同间歇加热干燥过程中的分层含水率、干燥速率、弹性应变的变化趋势以及干燥质量.结果表明:间歇加热干燥方式在减少加热时间的同时,平均干燥速率比理论值提高28.9％、44.12％.间歇加热干燥过程中含水率梯度随间歇率的增加而变小,木材内部水分下降趋于一致,干燥应力减小,3种间歇加热干燥锯材均达到二级标准.当含水率为92.8％～60.0％,选取间歇率为33％干燥处理;当含水率为60.0％～30.0％,选取间歇率为66％干燥处理;含水率30.0％以下,选取间歇率为0干燥处理的干燥效果最好.     

微波加热在木材加工中的应用

微波技术以其高效、快速节省能源等优势而得到越来越广泛的应用.本文从微波技术及微波加热的起源、发展入手,介绍微波加热干燥在木材加工中的应用.     

刨花微波干燥特性研究

研究了常规微波干燥、热空气干燥、微波-热空气联合干燥下刨花含水率和干燥速率的变化特征,微波功率和刨花形态对含水率变化和干燥速率等特性的影响,计算了刨花在微波干燥下的单位能耗.结果表明:微波干燥比热空气干燥省时约80%;微波功率对干燥特性有显著影响,功率越大,干燥速率越快,干燥时间也越短;微波干燥过程中,刨花形态对干燥速率有影响,表面积越大的刨花,含水率变化越明显,干燥速率越快;微波输出功率与试样量比为4~7W/g时,微波能耗最省;微波干燥过程中易发生能量集中而导致刨花焦化,微波-热空气联合干燥可以防止焦化现象,同时能实现更低的目标含水率,微波-热空气联合干燥比热空气干燥省时约70%.     

木材含水率分级干燥及其节能分析

木材干燥是木材加工生产中不可缺少的一道重要工序,也是耗能最大的工序。现在能源短缺,燃料价格上涨,节省能源尤其重要。加强对木材干燥过程节能减排降耗的研究,寻求高效环保的节能技术是目前国内外学者广泛关注的课题之一。在分析木材干燥能耗的基础上,从3个方面探讨了木材含水率分级干燥的必要性:1)生材含水率不同导致每一块板材的干燥特性不同;2)与水分移动有关的木材性质（物理力学性质等）的差异;3)木材中各种状态水分的干燥能耗。进而对木材含水率分级干燥过程进行了分析,提出了木材含水率分级干燥的概念,并对分级干燥理论进行了分析。探究了含水率分级干燥对木材干燥质量、干燥效率和干燥过程节能减排的影响,采用含水率分级技术实现木材的精细干燥,可以达到缩短干燥周期,降低能耗,提高干燥质量的目的。最后,提出应根据干燥材的用途要求,在节能经济的基础上,制定合适的含水率分级标准的应用设想。